The phenomenon of excess of arterial bacteremia over venous bacteremia in the localization of an infectious focus in the heart

Ю.Л. Шевченко

Диплом на открытие № 540 от 19 ноября 2023 г.

Бактериологическое исследование культуры венозной крови является одним из важнейших методов в диагностике инфекционного эндокардита (ИЭ). Однако, далеко не всегда удается получить положительную гемокультуру из венозной крови, даже при явной клинической картине с проявлениями генерализации инфекции и сепсиса.

Верификация возбудителя имеет чрезвычайно важное значение и по существу определяет стратегию антибактериальной терапии, особенно в эпоху внедренного хирургического метода лечения внутрисердечной инфекции.

Однако, получить положительную венозную гемокультуру практически удается лишь у 45-50 % стационарных больных с острой и у 15-20 % — подострой или вялотекущей формами ИЭ — 84.1, и то при соответствующей ориентации и определенных возможностях бактериологической лаборатории лечебного учреждения [Демин А.А., Демин А.А., 1978; Половой А.М., и др.,1978; Johnson D.H., Rosenthal A., 1972; Quenser R., Edwards L.D., Levin S., 1976]. Более того, вероятность выделения возбудителя из крови больного, как правило, приходится на клинически развернутую стадию заболевания, когда имеется генерализация инфекционного процесса и появляются грубые морфологические изменения во внутренних органах (порок сердца, диффузный гломерулонефрит, эмболии, септический менингит и пр.).

Особенно велика роль и ответственность бактериологической диагностики ИЭ (выделение возбудителя, его идентификация и определение чувствительности к антибактериальным препаратам) при необходимости оперативного вмешательства на сердце. Именно этим продиктованы практические устремления повысить вероятность получения положительных гемокультур.

Исходя из инфекционной природы заболевания и учитывая особенности этиологии и патогенеза ИЭ, с целью увеличения вероятности получения положительных гемокультур мы стали исследовать бактериологически не только венозную кровь больных (как это общепринято), но и артериальную.


Рис. 1. Принципиальная схема механизма очищения крови, обусловливающего разницу между напряженностью артериальной (Ва) и венозной (Bv) бактериемией

Предпосылкой этому послужило предположение о том, что при ИЭ источник бактериемии, как правило, локализуется в левых камерах сердца (аортальный или(и) митральный клапаны, реже — пристеночные вегетации в левом предсердии или желудочке, откуда периодически бактерии, освобождаясь, поступают в артериальную часть большого круга кровообращения. Далее, в секторе микроциркуляции на тканевом ультракапиллярном уровне происходит механическая и биологическая фильтрация крови, и в венозные коллекторы собирается кровь, в какой-то мере очищенная от микроорганизмов. Таким образом, следует полагать, что напряжённость артериальной бактериемии выше, чем венозной. Следовательно, вероятность высева бактерий из артериальной крови больше, чем из венозной (рис. 1).

С целью доказательства предположения, что при ИЭ напряженность артериальной бактериемии выше венозной, было предпринято специальное экспериментальное исследование (рис. 2).


Рис. 2. Принципиальная схема опыта создания экспериментальной элиминации бактерий из ЛЖ в артериальную часть большого круга кровообращения

Качественная оценка различий в напряженности артериальной и венозной бактериемии проведена в экспериментах на 18 собаках. Животным под тиопеналовым наркозом через катетер, проведенный по сонной артерии в левый желудочек, впрыскивали бактериальную суспензию. Одновременно брали кровь из бедренной артерии, а спустя 12-15 секунд забирали кровь из правого предсердия через катетер, проведенный в него по яремной вене. Таким образом, воспроизводилась модель транзиторной бактериемии, источником которой, как и в большинстве случаев ИЭ, являются левые камеры сердца. Кровь в количестве 5 мл сеяли на 50 мл бульонной среды (рис. 3).


Рис. 3. Схема I серии экспериментов (объяснение в тексте)

В результате бактериологического исследования проб крови положительные артериальные гемокультуры получены во всех 18 опытах, положительные венозные — только в восьми (44,4 %).

Во второй серии экспериментов изучена количественная характеристика градиента между напряженностью артериальной и венозной бактериемией. С этой целью использована радиоизотопная методика. Животным в левый желудочек впрыскивали бактериальную суспензию, приготовленную из St. aureus, культивированной на агаре, в состав которого вводился альбумин меченный 131I. Во взятых пробах артериальной и венозной крови в счетной камере колодезного счетчика определялась относительная концентрация 131I (число импульсов в мин. от 1 мл крови) (рис. 4). Результаты этой серии опытов приведены в табл. 1.


Рис. 4. Схема II серии экспериментов (объяснение в тексте)

Рассчитывали градиент напряженности артериальной бактериемии, который составил 3,81:1. Данный показатель напряженности артериальной бактериемии при локализации в левых отделах сердца является определяющим для развития ИЭ.

Таблица 1. Результаты радиоизотопного измерения моделированной артериальной и венозной бактериемии при локализации ее источника в левых камерах сердца

Число опытов Число импульсов в I мин (М + т )
Рабочий стандарт Артериальная кровь Венозная кровь
10 2650 ± 54,5 1764,3 ± 43,5
р < 0,05		 462,5 ± 14,4 0,03
р < 0,05

Для выявления роли механического компонента в общей фильтрации крови тканями в подобной серии опытов использованы ганглиоблокаторы (пентамин 5 % — 2,0). Этим достигалось расширение периферического капиллярного русла, что, по предположению, должно увеличить проникновение бактериальных конгломератов в венозную часть сосудистого сектора и, тем самым, уменьшить градиент между напряженностью артериальной и венозной бактериемией (рис. 5). Результаты этого исследования, приведенные в табл. 2, показывают значительное уменьшение градиента напряженности артериальной и венозной бактериемии.


Рис. 5. Схема III серии экспериментов (объяснение в тексте)

Таблица 2. Влияние ганглионарного блока на градиент между напряженностью артериальной и венозной бактериемии

Число опытов Число импульсов в I мин (М + м)
Рабочий стандарт Артериальная кровь Венозная кровь
10 2724 ± 49,6 1638,9 ± 34,5
р < 0,05		 789,4 ± 19,9
р < 0,05

В четвертой серии опытов предпринята попытка оценить фильтрующие свойства малого круга кровообращения, а также степень различия в напряженности артериальной и венозной бактериемии при локализации источника бактериемии в правых отделах сердца. Для этого изотопную бактериальную суспензию вводили в периферическую вену передней конечности животного. Через 4-5 секунд через катетер, проведенный в правый желудочек по яремной вене, брали первую пробу крови непосредственно из правого желудочка и учитывали ее как исходную концентрацию. Спустя 6-8 секунд после взятия крови из правого желудочка брали кровь из бедренной артерии. Еще через 12-15 секунд забирали венозную кровь из правого желудочка (рис. 6). Результаты этой серии опытов приведены в табл. 3.


Рис. 6. Схема IV серии экспериментов (объяснение в тексте)

Оценка фильтрующих свойств малого круга кровообращения, а также степень различия в напряженности артериальной и венозной бактериемии при локализации источника бактериемии в правых отделах сердца показали значения этого соотношения напряженности артериальной и венозной бактериемии при ее источнике в правых отделах сердца 2,62:1, что является условием развития ИЭ.

Таблица 3. Результаты измерения напряженности артериальной и венозной бактериемии при локализации ее источника в правых отделах сердца

Число опытов Число импульсов в I мин (М + т )
Рабочий стандарт Кровь из правого желудочка Артериальная кровь Кровь из правого желудочка
10 2840 ± 55,4 1984,5 ± 21,6 1015 ± 16,2
р = 0,05		 386,5 ± 9,19
р < 0,05

Итак, экспериментальные исследования показали, что при локализации очага инфекции в сердце напряженность артериальной бактериемии существенно выше, чем венозной. Об этом свидетельствует более частая высеваемость микроорганизмов из артериальной крови (100 %), чем из венозной (44,4 %) при экспериментальной транзиторной массивной бактериемии, моделированный источник которой локализовали в левых камерах сердца. Количественная оценка градиента между напряженностью артериальной и венозной бактериемией в экспериментах с использованием меченных 131I бактерий показала, что напряженность артериальной бактериемии в 4,5-5 раз выше венозной. Кроме того, результаты серии опытов с использованием ганглионарного блокатора доказывают значение прямой механической фильтрации крови тканями. Непосредственное влияние ганглиоблокаторов на фильтрующий сектор (расширение артериол и открытие артерио-венозных анастомозов) способствует более свободному проникновению бактериальных конгломератов в венозную часть сосудистого русла, в связи с чем градиент между напряженностью артериальной и венозной бактериемией достоверно уменьшается. Результаты экспериментов также свидетельствуют о том, что даже при локализации септического очага в правых отделах сердца, несмотря на достаточно выраженные фильтрующие свойства малого крута кровообращения, напряженность артериальной бактериемии выше венозной.

Результаты бактериологической диагностики ИЭ в клинике

На последующем этапе клинического подтверждения нашей гипотезы обследован 141 пациент с признаками внутрисердечной инфекции.

Параллельное бактериологическое исследование артериальной и венозной крови выполнено у всех оперированных больных. Кровь брали по принятым правилам: по 10 мл на 100 мл соответствующей среды. Венозную кровь забирали либо из локтевой вены, либо через катетер, установленный в подключичной или верхней полой вене. Артериальную кровь брали из бедренной артерии путем ее пункции по обычной методике.

С целью повышения механического воздействия на обсемененные клапаны, что способствует более обильной элиминации в кровоток бактерий, непосредственно перед взятием крови больному предлагали умеренную физическую нагрузку. Такое повышение функциональной нагрузки на сердце (при отсутствии гипертермии, тахикардии и с учетом тяжести состояния больного) достигалось пяти-, семикратным переходом больного из положения «лежа» в положение «сидя».

До операции бактериологическое исследование артериальной и венозной крови выполнено у каждого больного 3-7 раз. После операции кровь исследовали 8-10 раз. Кроме бактериологического исследования крови и операционного сердечного материала (иссеченные пораженные клапаны, папиллярные мышцы, вегетации — инфицированные тромботические массы) проводили и бактериологическое исследование тканей, взятых из операционной раны (подкожно-жировая клетчатка, мышцы), т.е. исследовался, так называемый фильтрующий сектор.